【摘 要】
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在轨服务技术是航天科技发展的前沿主题,随着航天器模块化设计理念的进步,在轨更换接口机构的研究成为在轨服务中的重要组成部分。本文依托国家重大工程项目,从理论分析、结构设计、试验验证等方面对空间光学载荷在轨可更换接口展开分析研究。首先,本文基于运动学定位原理,研究了温变对接口机构定位的影响,推导了转角和中心点变化量公式。采用3-2-1运动学定位方式、电驱动锁紧分离装置,设计了具备定位和锁紧功能的在轨可
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在轨服务技术是航天科技发展的前沿主题,随着航天器模块化设计理念的进步,在轨更换接口机构的研究成为在轨服务中的重要组成部分。本文依托国家重大工程项目,从理论分析、结构设计、试验验证等方面对空间光学载荷在轨可更换接口展开分析研究。首先,本文基于运动学定位原理,研究了温变对接口机构定位的影响,推导了转角和中心点变化量公式。采用3-2-1运动学定位方式、电驱动锁紧分离装置,设计了具备定位和锁紧功能的在轨可更换接口机构。接口机构装置包括定位机构、锁紧/解锁机构及手动-机动切换机构。在解锁/锁紧机构中采用三爪卡盘结构,使其在火箭发射时抱紧定位机构;设计了手动-机动切换机构,以提高解锁效率。在20N预紧力作用下,求解了接口机构电动解锁力矩为0.13N·m,及手动解锁力矩为1.004N·m,满足工效学要求。对接口机构进行误差分析,通过计算平移误差及转角误差,将其与指标要求对比,接口机构各个误差均满足各模块精度指标。然后,对接口机构进行了有限元仿真分析。建立了接口机构有限元仿真模型,对其进行极限静力学过载分析和模态分析。结果表明,a、b、c点的主要承力部件应力远小于材料屈服极限,能够承受住发射过程中的过载载荷。安装接口机构的试验件具有较高刚度,可以抵抗大冲击载荷。最后,对试验件进行了地面试验。温变试验证明了接口机构能够实现在轨热应力释放。锁紧试验验证了锁紧/解锁机构对定位机构产生定位精度影响较小,保证了解锁后光学载荷成像的稳定性。振动试验验证了有限元模态分析的准确性。试验结果表明空间光学载荷接口机构的设计方案合理,理论推导准确,为其他可维修空间光学载荷接口提供一定的参考。
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